"Características de los diodos de Potencia", Por José Canelón

Características estáticas 

 *Parámetros en conducción

     La conducción de corriente en sentido directo determina la mayor parte de las pérdidas de potencia en el diodo, que asimismo contribuyen a su calentamiento. Por lo tanto, esta característica resulta fundamental para la mayoría de los regímenes de máxima corriente, que también dependen de la temperatura. Además, en los diodos de silicio normalmente se produce una caída de tensión en la barrera de la juntura que oscila entre los 0,6 y los 0,8 V dependiendo de la temperatura y de la concentración de impurezas en la unión.

Los valores de corrientes a considerar son:

•  Intensidad media nominal (IF(AV)): es el valor medio de la máxima intensidad de impulsos sinusuidales de 180º que el diodo puede soportar. 

• Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquella que puede ser soportada cada 20 mseg, con una duración de pico a 1 mseg, a una determinada temperatura de la cápsula (normalmente 25 ºC). 

• Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de intensidad aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10 mseg. Su valor es importante en el caso de corrientes de conexión, por ejemplo debidas a la maniobra de capacitores. 

• Intensidad directa (IF): es la corriente que circula por el diodo cuando se encuentra en el estado de conducción. 

*Parámetros en bloqueo

Cuando se aplica una tensión inversa "moderada" a un rectificador de silicio, a través del mismo fluye una pequeña corriente de fuga. A medida que la tensión inversa se va incrementando la corriente de fuga crece lentamente, hasta que en determinado valor se produce un aumento muy brusco de la corriente de fuga, que en los diodos de potencia da lugar a un embalamiento térmico que puede destruir al semiconductor. A esta tensión se la llama tensión de ruptura, de avalancha o de Zener.

Los valores de tensiones a considerar son:

• Tensión inversa de pico de trabajo (VRWM): es la que puede ser soportada por el dispositivo de forma continuada, sin peligro de entrar en ruptura por avalancha. 

• Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): es la que puede ser soportada en picos de 1 mseg, repetidos cada 10 mseg de forma continuada. 

• Tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM): es aquella que puede ser soportada una sola vez durante 10 mseg cada 10 minutos o más. 

• Tensión de ruptura (VBR): si se alcanza, aunque sea una sola vez, durante 10 mseg el diodo puede destruirse o degradar las características del mismo. 

• Tensión inversa contínua (VR): es la tensión continua que soporta el diodo en estado de bloqueo. 

*Modelos estáticos del diodo

Los distintos modelos del diodo son:

• Modelo ideal: resistencia cero en el sentido directo e infinita en el sentido inverso (diodo ideal).

• Modelo ideal con fuente de tensión: diodo ideal en serie con una fuente de tensión de valor igual a la tensión de barrera de la unión o juntura.

• Modelo ideal con fuente de tensión y resistencia: diodo ideal en serie con una fuente de tensión de valor igual a la tensión de barrera y con una resistencia igual a la del diodo en conducción.

Estos modelos facilitan los cálculos a realizar, para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos.

Estos modelos se suelen emplear para cálculos simples, reservando modelos más complejos para programas de simulación como PSPICE y similares. Dichos modelos suelen ser proporcionados por el fabricante, e incluso pueden venir ya en las librerías del programa. 

Características Dinámicas  

Tiempo de recuperación inverso

El paso del estado de conducción al de bloqueo en el diodo no se efectúa instantáneamente. Si un diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la zona central de la unión P-N está saturada de portadores mayoritarios con tanta mayor densidad de éstos cuanto mayor sea IF. Si mediante la aplicación de una tensión inversa forzamos la anulación de la corriente con cierta velocidad di/dt, resultará que después del paso por cero de la corriente existe cierta cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten que el diodo conduzca en sentido contrario durante un instante, dando lugar a una pequeña corriente inversa de recuperación. 

Influencia del trr en la conmutación

Si el tiempo que tarda el diodo en conmutar no es despreciable: 

• Se limita la frecuencia de funcionamiento, pues a altas frecuencias disminuye abruptamente el rendimiento de la rectificación.

• Existe una disipación de potencia durante el tiempo de recuperación inversa, que puede llegar a producir sobrecalentamiento y destrucción del diodo. 

Tiempo de recuperación directo
El tiempo de recuperación directo (tfr): es el tiempo que transcurre entre el instante en que la tensión ánodo-cátodo se hace positiva y el instante en que dicha tensión se estabiliza en el valor VF. Este tiempo es bastante menor que el de recuperación inversa y no suele producir pérdidas de potencia apreciables.